高中物理人教版第七章机械能守恒定律机械能守恒定律 名师获奖

人民教育出版社新课标教材必修二第七章第八节《机械能守恒定律》教学设计江苏省运河中学王海军2023-6-28《机械能守恒定律》教学设计江苏省运河中学王海军教材依据：人民教育出版社新课标教材必修二第七章第八节学情分析通过前几节课内容的学习，学生知道了重力做功会引起重力势能的变化，弹簧的弹力做功将使势能发生变化，合外力的功将引起物体动能的变化，使学生对于曾在初中阶段学过的一些定性的东西逐渐找到了定量方面的联系，对功能关系的认识加深了，也萌发了继续探究的兴趣。设计思路：通过演示实验激发学生兴趣，让学生观察能量间的相互转化，然后引入机械能的概念。物理来源于生活，引导学生起回忆生活中动能、重力势能和弹性势能相互转化的例子。在回忆过程中教师提出疑问，三种能量在相互转化过程中是否遵循某种特殊的规律，然后让学生通过分组实验寻找守恒量，并对实验过程进行不断地改进，确立自己的猜想。在猜想的基础之上，引导学生通过理论推导的方式得出机械能守恒定律。通过两道例题巩固机械能守恒定律，强化守恒条件的判断及解题步骤。设计说明：本节课仅仅围绕教学重难点，层层深入，注重物理科学以实验为基础的特点，运用实验的方法让学生观察、思考，给学生创设有利于学习的问题情境。设计始终贯彻了探究学习、合作学习方式的运用，通过教师指导下的全程自主学习，落实学生学习的主体地位，以自主学、合作学、质疑学、“讲出来”、“教别人”的学习方式，边学边讲，调动学生主动、自主学习的积极性，提高学生课堂教学的参与度、问题探讨的深度。在教学过程中体现了新课程教学目标中的过程与方法，情感态度与价值观的重视，让学生体会了物理学规律的建立过程和方法，重视了物理思想和研究方法的教育。教学流程：推导I推导I学生演绎开始预习检查创设情境，情景引入学生回答学生观察思考机械能的概念动能和势能可以相互转化推导题2学生演绎教师点评并总结机械能守恒的条件机械能守恒定律解决物理问题全课总结及作业布置结束学生自主探究一、学习目标：（1）知道机械能的各种形式，能够分析动能、势能（包括弹性势能）之间的相互转化问题。（2）能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化的关系，推导出机械能守恒定律（3）会根据机械能守恒条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题。（4）能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。二、教学重点学习推导机械能守恒定律，理解机械能守恒定律的含义，明确机械能守恒定律的条件，并运用机械能守恒定律解决实际问题。三、教学难点理解机械能守恒定律的内容及条件，进一步分析物体系统内所具有的机械能，判断研究对象在所经历过程中机械能是否守恒。四、教学资源人民教育出版社配套教材资源、DIS实验、细线、摆球、铁架台、多媒体、PPT等五、教学过程导入新课师生互动一教师：各位同学，课前让我们一起来欣赏一个小实验，请大家注意观察：教师先介绍实验器材，然后做实验教师：如果我将圆筒从斜面上滚下，会出现什么情况？学生：会从桌面上掉下来教师做实验，学生观察后发声“啊”，怎么会这样教师：为什么会这样呢？教师先设问，然后将过程分解，过程1：圆筒在斜面上向下运动，重力做什么功？什么能向什么能转化？过程2：停下来后为什么还能再次运动起来？学生：猜想原因教师：除掉圆筒外壳，显示出内部结构？巩固旧知识，引入机械能的概念。教师：我们今天所要研究的就是这三种不同形式的能量之间相互转化相互转化的规律教师板书：机械能守恒定律（设计说明：良好的开端是成功的一半，通过实验激发学生的求知欲，课的第一锤要敲在学生的心灵上，激发起他们思维的火花，或像磁石一样把学生牢牢地吸引住。）新课教学之师生互动二教师：物理来源于生活，像这样三种能量相互转化的例子，生活中还有很多，大家想一想还有哪些？学生甲：在云龙湖小南湖景区我看到瀑布下落过程势能向动能转化学生乙：荡秋千的时候，动能和重力势能之间相互转化学生丙：游乐园里面的过山车动能和势能之间相互转化学生丁：撑杆跳过程，重力势能、弹性势能和动能间相互转化（俄罗斯撑杆跳皇后----伊辛巴耶娃）教师：很好，今天课堂上老师也给您们提供了一些实验器材，让大家亲自体会一下这三种能量间的转化，但是，在体会过程中老师要交给大家一些任务。教师：出示任务单（设计说明：让学生感受物理从生活中来，从学生熟悉的生活背景导入，让学生感受物理无处不在，能提高学生亲近物理的热情诱发学习动机。）新课教学之师生互动三任务：体验三种能量间的相互转化，寻找运动过程中的守恒量让小球或者滑片从某位置释放，然后分析过程中（1）重力、弹力做功及各种能量转化情况（2）是否能够再次回到原来的高度或者位置。（3）可能保持不变的量是什么？并结合手边的实验器材进行实验，实验完毕分组汇报（设计说明：让学生亲自动手操作，体验试验过程，培养学生自主探究能力，在实验过程中学生之间相互协作，培养学生合作学习能力。）教师引导学生继续深入思考教师：对于实验过程和结论同学们有什么可以质疑的地方吗？学生：在实验过程中选取不同位置释放并多次实验教师：仅仅取不同位置释放还是不够的，我们要说明能量间的转化过程中存在不变量，就要在小球运动过程中取不同位置进行探究，这节课我们就一起来通过DIS实验来取小球向下摆动过程中的A、B、C、D不同点进行研究。教师进行DIS实验演示，装置如下师生合作取不同点进行研究，数据分析如下：教师：请大家分析过程中为什么机械能不相等，为什么向下摆动过程中机械能越来越小？学生讨论：讨论后，教师引导学生回答，因为要客服摩擦力做功，越是向下客服摩擦力做功越多机械能越小。（设计说明：利用DIS实验可以直观快速地获取数据，还可以激发学生对于物理学习的兴趣，调动学生学习物理的积极性）教师：回答的非常好，看来摩擦力做功动能和势能的总和不守恒，我们来做一个对比试验看看是不是这样？教师分别用小金属球、乒乓球分别做摆动试验。教师提问：看到什么现象？说明什么问题？学生：金属球可以回到等高位置，乒乓球不能，说明有阻力做功，动能和势能的总和不守恒（设计说明：教师再次提出问题，再次掀起讨论的高潮）教师：如果只有重力和弹力做功情况如何？教师：出示任务新课教学之师生互动四教师通过PPT出示任务单任务：理论探究动能和势能转化的守恒量初动能为Ek1，质量为m的小球从光滑曲面高度为h1的A点下落，运动到高度为h2的B点时，动能变为Ek2，忽略阻力求：（1）小球从A点下落至B过程中，重力做的功；（2）初末状态小球机械能的关系。学生黑板上完成如图所示，光滑水平面上质量m为一小球在弹力作用下从A向B运动，已知小球A点动能为Ek1，弹簧弹性势能为EP1，运动到B动能变为Ek2，弹簧弹性势能变为EP2，忽略阻力，求：（1）小球从A点至B过程中，弹力做的功；（2）小球和弹簧初末状态机械能的关系学生黑板上完成（设计说明：通过以上两个问题，培养学生理论探究的能力，让学生运用已有物理知识探究未知的规律）由此可以得出结论：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。它是力学中一条重要定律，是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。研究对象应该是：物体系统守恒的条件是：（1）只有重力或弹力做功做功的角度教师：是不是只受重力和弹力？(2)受其它力，但是不做功；或者其它力做功代数和为零（3）只有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化）能量转化的角度表达式：（设计说明：势能是相互作用的物体系统所共有的，同样机械能也应该是物体系统所共有的，在中学物理教学中，不必过分强调这一点，平时我们所说的物体机械能，可以理解为是对物体系统所具有的机械能的一种简便而通俗的说法。）新课教学之师生互动五任务：小组讨论展示交流例题1：分析下列实例中，机械能守恒的有B跳伞运动员从空中匀速下落过程物体做平抛运动（忽略阻力）物体在细线拉力作用下沿着光滑斜面上滑过程物体以5m/s2的加速度竖直向下做直线运动例题2：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，最大偏角为。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度是多大？（设计说明：通过例题1巩固学生对守恒条件的理解，通过例题2巩固学生对应用机械能守恒定律解决问题，并引导学生总结解题步骤。）教师引导学生总结解题步骤：受力分析，判断是否符合机械能守恒定律的条件—（只有重力或系统内弹力做功）选取零势能参考面，列出初、末状态的机械能根据机械能守恒定律列出等式求解新课教学之师生互动六拓展训练若小球摆到最低点时候细绳断裂，小球水平以速度v飞出时离地面的高度为h，则小球落地时的速度多大？讨论能否用机械能守恒定律求出绳断裂后小球从飞出到落地经过的时间和落地的速度方向呢？（设计说明：通过拓展思考，引导学生深入思考规律的优越性和不足之处，将讨论引入深处。）学生总结规律的优缺点：1．机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿运动定律方便；2．应用机械能守恒定律解决问题，只需要考虑运动的始末状态，不必考虑两个状态之间过程的细节。3．如果直接用牛顿运动定律解决问题，往往要分析过程中各个力的作用，而这些力往往又是变化的，因此一些难以用牛顿运动定律解决的问题，应用机械能守恒定律则易于解决。处理多个物体组成的物体系统，用机械能守恒定律比较方便但它无法解决涉及时间和有矢量计算的问题，说明用机械能守恒定律解题也有局限性。布置作业课后习题3、4反思：（1）本节课按照“情景——探究一一应用”的模式展开，具体做法是：引导和提出要探究的问题后，先让学生做出猜测，之后通过演示实验进行检验，在实验数据分析的基础上，再让学生进一步做出推导出机械能守恒定律。

（2）本节课充分